信號與屏蔽門聯動系統(tǒng)在地鐵中的應用

朱衛(wèi)斌

摘要：隨著城市交通壓力的增大，地鐵成為上班族首選的交通工具，而地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)系統(tǒng)的出現則成為地鐵安全運行的保護屏障，降低了地鐵運行的故障率。文章主要就信號與屏蔽門聯動系統(tǒng)在地鐵中的應用進行了分析，以供參考。

關鍵詞：地鐵信號;屏蔽門;聯動控制系統(tǒng)

目前，地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)已成為現代地鐵軌道系統(tǒng)當中不可或缺的部分，具有重要的作用和意義。

一、地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

（一） 提高工作效率

使用該系統(tǒng)能夠自動化操作復雜且難以通過人力調控的地鐵系統(tǒng)，使得反應時間和處理時間能縮減到最低，有效提高列車的運作效率。尤其在上下班高峰期，該聯動系統(tǒng)能夠壓減開門、關門等產生的時間。

（二） 提高安全系數

通過屏蔽門和ATP、信號系統(tǒng)的相互協(xié)作，能夠更有效發(fā)揮屏蔽門的保護作用，起到實時監(jiān)控和處理的作用，防止乘客在列車門關門的瞬間被夾傷。對于某些線路較老的地鐵站，還能夠有效阻隔較大的空隙產生的安全隱患。

二、地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)功能與原理

聯動系統(tǒng)運用于實際的列車運營模式，通過制定嚴格的控制邏輯，可以實現在正常情況下的屏蔽門的聯動開關，還可以實現在緊急情況下的故障-安全防護功能。

聯動系統(tǒng)建立車-地雙向無線數據通信的基礎是專用2.4 GHz無線傳輸技術。通過查詢應答器系統(tǒng)進行列車的精確定位和識別，基于軌旁子系統(tǒng)與信號系統(tǒng)接口，確保列車在屏蔽門出現故障時仍能運行安全。車載子系統(tǒng)與門控電路接口，負責采集車門的實際開關狀態(tài)，與此同時將屏蔽門的實際狀態(tài)與門控電路結合起來，實現車門與屏蔽門接口的安全控制。系統(tǒng)向司機及車站控制人員提供友好的人機接口，采用多種措施冗余化設計，確保系統(tǒng)的安全、可靠和可用。

聯動系統(tǒng)可分為車載子系統(tǒng)與軌旁子系統(tǒng)二大部分。系統(tǒng)與外界的接口有以下幾種：系統(tǒng)與列車門控電路的接口、與站屏蔽門控制系統(tǒng)的接口、與信號系統(tǒng)的接口和人機接口等。

系統(tǒng)采用微功率無線擴頻通信技術，通過設置在站臺終端適當位置的車-地通信單元，實現站臺局部區(qū)域性覆蓋，并且覆蓋范圍可以通過軟件進行靈活調整。列車一旦進入覆蓋區(qū)域（站臺長度范圍），立刻被軌旁子系統(tǒng)獲知，進而建立以軌旁系統(tǒng)為主的主從式半雙工高速數據通信鏈路交換信息。基于軟件無線通信可配置的2.4 GHz 頻帶擴頻通信技術，采用雙通道并行通信方式，可以有效避免可能出現的無線干擾，確保系統(tǒng)車-地信息交互的穩(wěn)定、可靠。

軌旁查詢應答器安裝于道床中心線上在站臺區(qū)域對稱位置，列車底部對應位置吊裝固定信息有源應答器，其中預先存儲車輛類型、列車ID以及其他必要信息，并可對功能擴展預留一定的數據容量。軌旁查詢應答器實時發(fā)送無線查詢信號，相當于開放了2個對應的對位停車“窗口”，通過該“窗口”捕獲列車的作用范圍一般可以限定在±50cm內，滿足系統(tǒng)對停車精度的要求。

當列車在ATP（ATO）系統(tǒng)控制下駛入站臺并且按照設置在站臺的停車標對位停車后，當列車準確停靠在查詢應答器設置的“停車窗”內時，軌旁系統(tǒng)會實時獲取存儲車載應答器內的相關信息。如果該讀取過程在整個列車停站時間內如都保持車速連續(xù)恒定，就可以得出列車已經精確停車到位的結論。通過車載門控接口，系統(tǒng)同時判定當前列車車速為零，并且施加了防溜制動，則表明列車具備了開、關車門及站臺屏蔽門的條件，反之不允許開放車門及屏蔽門。

總的來說，地鐵信號與屏蔽門系統(tǒng)根據車載部分采集到的車輛運行信息、屏蔽門控制系統(tǒng)傳遞的屏蔽門狀態(tài)信息和人機接口選用的控制模式進行邏輯運算，并將運算結果分別下傳至站臺屏蔽門系統(tǒng)，控制對應側屏蔽門的聯動開啟和關閉;下傳至信號系統(tǒng)，實施必要條件下的安全防護;下傳至車載系統(tǒng)，向司機提供必要的站臺屏蔽門狀態(tài)顯示，以及為列車運行提供依據并可以實施必要的安全防護。

三、地鐵信號和屏蔽門聯動控制系統(tǒng)的控制流程分析

（一）第一個階段

地鐵接近各站點，但未進入規(guī)定的停車地點，該系統(tǒng)即利用接口開啟防護功能，當系統(tǒng)確定好屏蔽門的狀態(tài)為關閉時，地鐵才能進入規(guī)定的停車地點。

（二）第二個階段

當地鐵進入到站點之后，如果列車進入到此前設定的“緊急停車區(qū)域”，該系統(tǒng)將利用“系統(tǒng)信號接口”來開啟相關安全保護功能。如果系統(tǒng)發(fā)現這個時候屏蔽門依舊處在開啟的情況時，它就會發(fā)出速度要求，地鐵收到這一命令后，就會馬上進行剎車。實際上，地鐵是利用“車-地通信系統(tǒng)”來采集地鐵屏蔽門狀態(tài)的實時信息的。

（三）第三個階段

當地鐵進入到相應的停車區(qū)域，地鐵的頭部和尾部也都完全進入到站點之后，該聯動系統(tǒng)就將產生一定的感應。之后，該系統(tǒng)將利用“信號接口”的辦法，來實現自己的安全防護功能。而地鐵本身，正如前文所述是利用“車地通信渠道”采集屏蔽門所處狀態(tài)的信息的。如果前面的屏蔽門尚且處于開啟狀態(tài)時，系統(tǒng)是不可能放行該列地鐵的。

（四）第四個階段

當地鐵離開站點之后，它還是處在緊急停車的范圍之內，當系統(tǒng)檢測發(fā)現站點的屏蔽門還是開啟的情況時，它就會利用信號系統(tǒng)接口來進行下一步的安全防護。這個時候，地鐵還是會利用“車地通信渠道”進一步采集屏蔽門狀態(tài)的相關信息。

（五）第五個階段

地鐵離駛站點，雖然會離開該系統(tǒng)的控制范圍，但該聯動系統(tǒng)依舊會發(fā)出相應的信號，告知其它系統(tǒng)進行安全控制所必須的條件，從而使屏蔽門始終處于完備的監(jiān)控系統(tǒng)中，并將檢測到的信息實時的發(fā)送給中央行車指揮人員。

四、屏蔽門的常見故障及處理方法

屏蔽門的運行始終需要信號控制，這就會引發(fā)許多連鎖問題。當列車在站外自動停車時，通常是因為屏蔽門與信號系統(tǒng)之間數據傳輸或通信異常，這時列車就會因為接觸不良等原因而驟停，維修人員在檢修時可檢查屏蔽門系統(tǒng)是否觸發(fā)了緊急停車，屏蔽門系統(tǒng)與信號系統(tǒng)之間的接口繼電器是否正常，以及地-車無線數據通信情況等，從而對故障原因進行一一排查。

另外，若出現屏蔽門無法自動打開或關閉的故障時，維修人員可檢查車地的通信是否中斷，并檢查軌道旁的系統(tǒng)數據記錄來排查故障，進而確認是屏蔽門系統(tǒng)故障還是信號系統(tǒng)故障;若屏蔽門和地鐵車門均關好，但車輛依舊無法正常啟動開門指令，這有可能是車門電路故障，可以利用強行開門的按鈕強制開門;若車載聯動系統(tǒng)的繼電器發(fā)生故障，則可通過對屏蔽門的控制進行強制發(fā)車;其次，若地鐵和聯動門沒辦法實現聯動，這有可能是因為信號強度過低或者信號受到干擾導致系統(tǒng)無法與列車通過信號聯系，從而造成系統(tǒng)中斷，這種情況也有可能是車載ATP故障。因此故障出現后，維修人員要通過監(jiān)視器的計入等方式逐步找到故障點并排除故障，盡全力減輕故障帶來的不良影響，另外地鐵體系內部要提前做好故障預警工作，這樣才能在故障發(fā)生時能夠及時進行維修和故障排除工作，從而為廣大群眾的出行保駕護航。

五、結語：

總之，地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)在顯著地提高了地鐵的工作效率和水平的同時，也能夠有效地保證列車和乘客們的安全，因此，需要我們正確對待和認真重視。

參考文獻：

[1]李德堂.信號系統(tǒng)與屏蔽門的接口問題及優(yōu)化方案[J].都市快軌交通.2016（02）.

[2]潘桂芳.地鐵信號與屏蔽門聯動控制系統(tǒng)分析[J].鐵道通信信號.2017（05）.

[3]唐娟.地鐵列車車門與站臺屏蔽門聯動方案[J].科技創(chuàng)新與應用.2017（08）.